RE、Sb對(duì)AZ系變形鎂合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金比強(qiáng)度及比剛度高、密度低、電磁屏蔽能力強(qiáng)、阻尼性能優(yōu)異,被廣泛應(yīng)用于交通機(jī)械、航空航天、電子通訊等領(lǐng)域。但是,鎂合金的塑性變形能力較差、室溫韌性低、屈服強(qiáng)度低及耐腐蝕性能不良,制約了變形鎂合金的應(yīng)用和發(fā)展。RE(富鈰混合稀土)、Sb復(fù)合合金化能夠細(xì)化合金組織,并且在合金中形成彌散球狀的稀土強(qiáng)化相,對(duì)變形鎂合金塑性及其變形材性能的提高十分有利。但是,目前RE、Sb復(fù)合合金化在變形鎂合金中的研究不夠深入,特別是RE、Sb的含量與凝固條

2、件對(duì)變形鎂合金組織和性能的影響規(guī)律研究還很不充分,制約了RE、Sb復(fù)合合金化在變形鎂合金中的應(yīng)用。
　　本文采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜(EDS)、顯微硬度、室溫拉伸性能、自腐蝕電位及極化曲線(xiàn)等分析手段,較系統(tǒng)地研究了RE、Sb含量對(duì)AZ31合金顯微組織、力學(xué)性能、耐腐蝕性能的影響,探索在A(yíng)Z31中應(yīng)用RE、Sb復(fù)合合金化獲得穩(wěn)定效果的規(guī)律,并研究了RE、Sb復(fù)合合金化在A(yíng)Z61、

3、AZ80中應(yīng)用的可能性,同時(shí)運(yùn)用動(dòng)力學(xué)控制的方法研究了稀土合金化AZ31及RE、Sb復(fù)合合金化AZ31中稀土相的析出過(guò)程。在A(yíng)Z31中添加適量的稀土元素,能夠細(xì)化合金組織,并使β-Mg17Al12的形態(tài)由原來(lái)的粗大網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓及小點(diǎn)狀,但同時(shí)生成粗大的Al11Ce3針狀稀土相;添加適量的RE、Sb可在A(yíng)Z31中形成顆粒狀的RESb及小球狀的Al-RE-Sb三元稀土相。
　　結(jié)果表明,AZ31中鋁含量的變化會(huì)對(duì)RE、Sb復(fù)合合金化

4、AZ31的組織產(chǎn)生影響。在RE的添加量為0.6％~1.0％wt,Sb的添加量為0.4％~1.2％wt范圍內(nèi),當(dāng)鋁含量為3.2％wt時(shí),RE與Sb的重量比約為1:1時(shí),可得到β-Mg17Al12被充分打散,粗大稀土針狀相基本轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒相及球狀相的最佳合金化效果;而在鋁含量為2.5％wt的合金中,RE與Sb的添加量之約為4:5時(shí)才能得到最佳的組織。經(jīng)復(fù)合合金化得到的最佳組織中,鋁含量3.2％wt較2.5％wt時(shí)生成了較多的RE-Sb二元稀土

5、相,而在鋁含量為2.5％wt的合金中生成了較多的Al-RE-Sb三元稀土相。RE、Sb復(fù)合合金化能使AZ31鎂合金的力學(xué)性能得到不同程度和提高。鋁含量為3.2％wt,RE添加量為1％,Sb的添加量為1％時(shí),合金的顯微硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率分別較AZ31提高了9％、31.4％、25.6％和16.7％。鋁含量為2.5％wt,RE的添加量為1％,Sb的添加量為1.2％時(shí),合金的顯微硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率分別較AZ31提高了

6、9％、34.2％、27.3％和17.2％。RE、Sb復(fù)合合金化能使高鋁變形鎂合金AZ61、AZ80的組織得到優(yōu)化。在A(yíng)Z61中添加1％RE及1％Sb,在A(yíng)Z80中加入1.2％RE及1.2％Sb,均能使針狀稀土相基本轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒相,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高20％以上,延伸率提高了10％以上。RE、Sb復(fù)合合金化可以提高AZ系變形鎂合金的耐腐蝕性能。對(duì)于A(yíng)Z31,鋁含量為3.2％wt,RE添加量為1％,Sb的添加量為1％時(shí),自腐蝕電位提高了0.

7、04V,腐蝕電流密度減小了3.22×10-5A.cm-2;鋁含量為2.5％wt,RE的添加量為1％,Sb的添加量為1.2％時(shí),自腐蝕電位提高了0.045V,腐蝕電流密度減小了3.36×10-5A.cm-2。對(duì)于A(yíng)Z61及AZ80,自腐蝕電位分別提高了0.035V及0.04V,腐蝕電流密度也由3.54×10-5A.cm-2、2.31×10-5A.cm-2減小到7.86×10-6A.cm-2及5.23×10-6A.cm-2。
　　結(jié)合

8、熱力學(xué)分析并采取動(dòng)力學(xué)控制的方法模擬了稀土化AZ31中稀土相的析出長(zhǎng)大過(guò)程。認(rèn)為針狀稀土相的析出過(guò)程為:優(yōu)先形核并呈團(tuán)束放射狀小針群聚集在枝晶的邊緣,隨著枝晶的生長(zhǎng)及溶質(zhì)的分配長(zhǎng)大成獨(dú)立的長(zhǎng)針狀并由團(tuán)束狀逐漸分散,最終長(zhǎng)大成粗大針狀并沿晶界分布。球狀稀土相的析出過(guò)程為:富Sb相在枝晶邊緣優(yōu)先形核析出,并隨著溶質(zhì)的再分配富Sb相繼續(xù)長(zhǎng)大,部分Al-RE-Sb中的鋁發(fā)生再分配與Mg生成Mg17Al12,部分繼續(xù)長(zhǎng)大成鑄態(tài)下觀(guān)察到的球狀A(yù)l-